kernel 啟動(dòng)時(shí)通常會(huì)看到下面第二行信息的內(nèi)容，它們代表了當(dāng)前 kernel 的版本、編譯工具版本、編譯環(huán)境等信息。

Booting Linux on physical CPU 0x0
Linux version 5.4.124+ (funny@funny) (gcc version 6.5.0 (Linaro GCC 6.5-2018.12)) #30 SMP Sat Sep 11 11:10:28 CST 2021
......

要知道，系統(tǒng)啟動(dòng)過程中的任何一條打印信息，都是經(jīng)過了無(wú)數(shù)次討論和驗(yàn)證才呈現(xiàn)在大家的面前。看似無(wú)關(guān)緊要的一條信息，但背后卻隱藏著非常有趣的故事。

為什么要打印version信息

當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)之后有很多種方式能夠確定內(nèi)核版本號(hào)信息，在嵌入式或安卓 kernel 系統(tǒng)下，查看版本信息：

• uname

[root@cpu ]# uname -a
Linux cpu 5.4.124+ #30 SMP Sat Sep 11 11:10:28 CST 2021 armv7l GNU/Linux
[root@cpu ]#

• proc/version

[root@cpu ]# cat /proc/version
Linux version 5.4.124+ (funny@funny) (gcc version 6.5.0 (Linaro GCC 6.5-2018.12)) #30 SMP Sat Sep 11 11:10:28 CST 2021
[root@cpu ]#

在發(fā)行版 linux 系統(tǒng)環(huán)境下，還可以用下面的命令查看版本信息：

• hostnamectl

funny@funny:~$ hostnamectl
   Static hostname: funny
         Icon name: computer-vm
           Chassis: vm
  ...
    Virtualization: vmware
  Operating System: Ubuntu 16.04.7 LTS
            Kernel: Linux 4.15.0-142-generic
      Architecture: x86-64
funny@funny:~$

• lsb_release

No LSB modules are available.
Distributor ID: Ubuntu
Description:    Ubuntu 16.04.7 LTS
Release:        16.04
Codename:       xenial

以上方法都是系統(tǒng)啟動(dòng)正常、加載完文件系統(tǒng)之后使用的。

那么，系統(tǒng)啟動(dòng)過程中是否有必要打印內(nèi)核版本信息呢？答案是完全有必要。

例如下面列出的幾種應(yīng)用場(chǎng)景：

1. SoC 芯片的 kernel 適配
2. 可裝載驅(qū)動(dòng)程序調(diào)試
3. 多分支內(nèi)核版本加載
4. 內(nèi)核偽裝

kernel version實(shí)現(xiàn)原理

kernel version這條打印信息來源于start_kernl()中的linux_banner字符串。

asmlinkage __visible void __init start_kernel(void)
{
...
 boot_cpu_init();
 page_address_init();
 pr_notice("%s", linux_banner);
...

這里的banner好比是ubuntu系統(tǒng)里的ssh登錄橫幅一樣，呈現(xiàn)了系統(tǒng)的一些基本信息。

Welcome to Ubuntu 16.04.7 LTS (GNU/Linux 4.15.0-142-generic x86_64)

 * Documentation:  https://help.ubuntu.com
 * Management:     https://landscape.canonical.com
 * Support:        https://ubuntu.com/advantage

 * Super-optimized for small spaces - read how we shrank the memory
   footprint of MicroK8s to make it the smallest full K8s around.

   https://ubuntu.com/blog/microk8s-memory-optimisation
...

banner字符串的定義位于init/version.c中，注意，它是一個(gè)只讀字符串，不要去修改它。

const char linux_banner[] =
 "Linux version " UTS_RELEASE " (" LINUX_COMPILE_BY "@"
 LINUX_COMPILE_HOST ") (" LINUX_COMPILER ") " UTS_VERSION "\\n";

由以下幾部分組成：

• UTS_RELEASE

  對(duì)應(yīng)"5.4.124+"

• LINUX_COMPILE_BY

  對(duì)應(yīng)"funny"，我的編譯機(jī)funny

• LINUX_COMPILE_HOST

  對(duì)應(yīng)"funny"，我的編譯機(jī)Host是funny

• LINUX_COMPILER

  對(duì)應(yīng)"gcc version 6.5.0 (Linaro GCC 6.5-2018.12"

• UTS_VERSION

  對(duì)應(yīng)"#30 SMP Sat Sep 11 11:10:28 CST 2021"

  UTS:Unix Time Stamp，從這個(gè)名字可以看出linux中的UNIX印記。

接下來對(duì)這些字符串逐條進(jìn)行解析

上面這些宏的第一級(jí)定義位于./scripts/mkcompile_h文件中。

{ echo /\\* This file is auto generated, version $VERSION \\*/
  if [ -n "$CONFIG_FLAGS" ] ; then echo "/* $CONFIG_FLAGS */"; fi

  echo \\#define UTS_MACHINE \"$ARCH\"

  echo \\#define UTS_VERSION \"`echo $UTS_VERSION | $UTS_TRUNCATE`\"

  echo \\#define LINUX_COMPILE_BY \"`echo $LINUX_COMPILE_BY | $UTS_TRUNCATE`\"
  echo \\#define LINUX_COMPILE_HOST \"`echo $LINUX_COMPILE_HOST | $UTS_TRUNCATE`\"

  echo \\#define LINUX_COMPILER \"`$CC -v 2 >&1 | grep ' version ' | sed 's/[[:space:]]*$//'`\"
} > .tmpcompile

UTS_VERSION

UTS_VERSION="#$VERSION"
CONFIG_FLAGS=""
if [ -n "$SMP" ] ; then CONFIG_FLAGS="SMP"; fi
if [ -n "$PREEMPT" ] ; then CONFIG_FLAGS="$CONFIG_FLAGS PREEMPT"; fi
if [ -n "$PREEMPT_RT" ] ; then CONFIG_FLAGS="$CONFIG_FLAGS PREEMPT_RT"; fi
UTS_VERSION="$UTS_VERSION $CONFIG_FLAGS $TIMESTAMP"

LINUX_COMPILE_BY

LINUX_COMPILE_HOST

LINUX_COMPILER

if test -z "$KBUILD_BUILD_USER"; then
         LINUX_COMPILE_BY=$(whoami | sed 's/\\\\/\\\\\\\\/')
 else
         LINUX_COMPILE_BY=$KBUILD_BUILD_USER
 fi
 if test -z "$KBUILD_BUILD_HOST"; then
         LINUX_COMPILE_HOST=`hostname`
 else
         LINUX_COMPILE_HOST=$KBUILD_BUILD_HOST
 fi

UTS_RELEASE --- 重點(diǎn)分析這個(gè)宏的來源

這是一個(gè)在kernel頂層Makefile中定義的一個(gè)宏，如下：

uts_len := 64
define filechk_utsrelease.h
        if [ `echo -n "$(KERNELRELEASE)" | wc -c ` -gt $(uts_len) ]; then \\
          echo '"$(KERNELRELEASE)" exceeds $(uts_len) characters' >&2;    \\
          exit 1;                                                         \\
        fi;                                                               \\
        echo \\#define UTS_RELEASE \"$(KERNELRELEASE)\"
endef

提高make的打印等級(jí)可以看到，上面的腳本內(nèi)容經(jīng)過翻譯之后如下：

if [ `echo -n "5.4.124+" | wc -c ` -gt 64 ]; then echo '"5.4.124+" exceeds 64 characters' >&2; exit 1; fi; echo \\#define UTS_RELEASE \"5.4.124+\"; }

現(xiàn)在可以確定KERNELRELEASE就是從kernel.release文件中獲取到的。打開kernel.release確認(rèn)一下：

其中KERNELRELEASE對(duì)應(yīng)5.4.124+。

KERNELRELEASE又是怎么來的呢？

KERNELRELEASE同樣也是在Makefile中定義的、自動(dòng)生成的字符串，它可以在多個(gè)地方被修改。在Makefile中查找KERNELRELEASE字符串，看見它是由下面這條命令生成的。

KERNELRELEASE = $(shell cat include/config/kernel.release 2 > /dev/null)

這條命令里的2>/dev/null的含義是：若cat失敗即沒有取到文件內(nèi)容，那么將錯(cuò)誤信息輸出到黑洞文件。

通過下面命令驗(yàn)證：

funny@funny:~$ cat funny.txt
funny? yeah
funny@funny:~$ B=$(cat funny.txt 2 > /dev/null)
funny@funny:~$ echo $B
funny? yeah
funny@funny:~$

一切準(zhǔn)備就緒之后，通過下面的代碼將UTS_RELEASE更新到utsrelease.h中。

1195 include/generated/utsrelease.h: include/config/kernel.release FORCE
1196         $(call filechk,utsrelease.h)

其中filechk的定義位于scripts/Kbuild.include

define filechk
        $(Q)set -e;                                             \\
        mkdir -p $(dir $@);                                     \\
        trap "rm -f $(dot-target).tmp" EXIT;                    \\
        { $(filechk_$(1)); } > $(dot-target).tmp;               \\
        if [ ! -r $@ ] || ! cmp -s $@ $(dot-target).tmp; then   \\
                $(kecho) '  UPD     $@';                        \\
                mv -f $(dot-target).tmp $@;                     \\
        fi
endef

而utsrelease.h中內(nèi)容如下：

linux$ cat ./obj/include/generated/utsrelease.h
#define UTS_RELEASE "5.4.124+"
linux$

這就是我們內(nèi)核啟動(dòng)過程中打印出來的kernel version信息。